بازرسی به روش ذرات مغناطیسی

بازرسی به روش ذرات مغناطیسی برای تشخیص ناپیوستگی های سطحی و زیرسطحی در مواد فروالکتریک مانند آهن، نیکل، کبالت و بعضی از آلیاژ های آنان، به کار میرود.

تجهیزات

تجهیزات مغناطیس کردن          

             انواع تجهیزات مغناطیس کردن جریان متناوب به شرح ذیل می باشد.

1. یوک های الکترومغناطیس Electromagnetic yokes

1. تجهیزات عبور جریان با میله های اتصال Prods

1. رساناهای همجوار یا دندهپیچی یا تکنیک های سیم پیچ Conductors

فقط در صورتکه در زمان درخواست و سفارش توافق شده باشد ممکن است از الکترومغناطیس های با جریان مستقیم یا آهنربایهای دائمی استفاده شود.

  در این مقاله یوک های الکترومغناطیس مورد  بررسی قرارگرفته است.

مغناطیسی کردن باید با اندازه گیری قدرت میدان مماسی، Ht، تعیین شود. اندازه گیری در مرکز خط متصل کننده مراکز قطب الکترومغناطیس به توسعه دهنده قطب، در جایی که استفاده شده است، صورت می پذیرد. الکترومغناطیس با فاصله بین دو قطب، s، بر روی یک صفحه فولادی قرار دارد. صفحه باید با ایعاد(500±25)mm  ×13)mm ± 250)×mm (5.  ± 10) و از جنس فولاد C22 (1.0402) مطابق با استاندارد EN 10250-2 و دارای کمینه جرم 4.5Kg که با قطب های مغناطیس در فاصله معین قرار دارد، را نگه دارد. بعد بزرگ صفحه یا میله باید بیشتر از فاصله بین دو قطب الکترومغناطیس، s، باشد.

نکته: نیروی بالابرنده 44N برای بلند کردن صفقحه فولادی باجرم 4.5Kg مورد نیاز است.

داده های فنی

داده های زیر باید تهیه شود.

• فاصله پیشنهادی بین دو قطب(بیشینه و کمینه بین دو قطب S max, Smin)
• مقطع عرضی قطب ها
• منبع انرژی الکتریکی(ولتاژ، جریان و فرکانس)
• شکل های موج جریان در دسترس
• روش کنترل جریان و تاثیر آن بر روی شکل و موج (تریستور)
• چرخه کاری در حالت بیشینه خروجی (نسبت جریان در زمان “ON” به زمان کل، که به صورت درصد بیان می شود.)
• بیشینه جریان در زمان “ON”
• قدرت میدان مماسی، Ht در S max, Smin
• ابعاد کلی دستگاه
• جرم دستگاه بر حسب کیلوگرم
• مقدار مشخص درجه حفاظت التکریکی (IP) مطابق استاندارد IEC 60529

الزامات فنی

الزامات زیر باید در دمای محیطی 30 رجه سانتیگراد و بیشینه خروجی برآورده شوند.

1. چرخه کاری                     ≥ 10%
2. زمان “ON”                       ≥    5 s
3. دمای سطح دسته                                   ≤  40   ͦC
4. قدرت میدان ماسی در S max                   ≥    2KA/m(RMS)      
5. نیروی بلند کردن ≥ 44

الزامات تکمیلی

yokes باید دارای کلید ON/Off ترجیحا نصب شده بر روی دسته دستگاه باشد.

آماده سازی سطح

نواحی مورد آزمون باید عاری از کثیفی، پوسته، زنگ زدگی، پاشش جوش، گریس، روغن و هر ماده خارجی که می تواند بر حساسیت آزمون تاثیر بگذارد، باشند

پوشش های غیر فرومغناطیسی تا ضخامت تقریبا 50 μm، مانند لایه های رنگ چسبنده پیوسته، حساسیت تشخیص را تحت تاثیر قرار نمی دهد. پوشش های ضخیم تر حساسیت را کاهش میدهند. تحت این شرایط، میزان حساسیت باید تصدیق گردد.

مغناطیسی کردن

الزامات عمومی

حداقل چگالی شار مغناطیسی که برای آزمون کافی به حساب می آید 1T است. میدان مغناطیسی اعمال شده مورد نیاز برای دستیابی به این مقدار در فولادهای کم کربن و کم آلیاژ توسط نفوذ پذیری نسبی مواد تعیین می شود. نسبت نفوذپذیری نسبی مطابق با ماده، دما و نیز میدان مغناطیسی اعمال شده متغیر است و به این دلایل، فراهم کردن الزامات نهایی برای میدان مغناطیسی به کار رفته ممکن نیستو با این حال، به طور نوعی یک میدان مماسی تقریبا 2KA/m نیاز خواهد بود.

هنگامی که جریان های متغیر بازمان، برای تولید یک میدان مغناطیسی (که متغیر با زمان نیز می باشد)استفاده شود، کنترل ضریب قله شکل موج و روش اندازه گیری جریان به منظوریک فن تکرارپذیر مهممی باشد. اندازه گیری RMS (مقدار موثر) و پیک که به طور نوعی استفاده میشوند و اندازه گیری مقادیر میتواند متاثر از پاسخ دستگاه باشد. به این دلیل باید تنها دستگاههایی که به صورت مستقیم به شکل موج پاسخ می دهندف مورد استفاده قرار گیرند. دستگاه هایی گکه مقادیر پیک یا RMS را بر اساس محاسبات نظری برگرفته از دیگر مقادیر محاسبه می کنند، نباید استفاده شوند. این حالت نیز باید در مورد ابزارهای استفاده شده برای اندازه گیری میدان های مغناطیسی اعمال شود.

شکل موج های صاف از ضریب های قله کم و کم ترین اختلاف میان پیک و مقادیر RMS واقعی شکل گرفته و برای آزمون ذرات مغناطیسی ترجیح داده می شوند. شکل موج ها با یک ضریب قله  (/ l RM S l pk ) بیشتر از 3 نباید بدون شواهد مستند اثربخشی فن، استفاده شوند.

برای فولادهایی با نفوذپذیری نسبتا کم، یک نیروی میدان مماسی بالاتر می تواندمورد نیاز باشد. اگر مغناطیسی شدن خیلی زیاد باشد نشانه های پس زمینه نادرست می تواند ظاهر شود.

اگر ترک ها یا سایر ناپیوستگی های خطی احتمالا در یک جهت خاص هم راستا شوند، شار میدان مغناطیسی باید در جایی که امکان پذیر است، عمود بر این جهت هم راستا شده باشد.

شار مغناطیسی می تواند به شکلی در نظر گرفته شود که در آشکار کردن ناپیوستگی ها تا 60 نسبت به جهت بهینه، موثر باشد. پس پوشش کامل با مغناطیس شدن سطح در این دو جهت عمود می تواند به دست آید.

توصیه می شود آزمون ذرات مغناطیسی به عنوان یک روش NDT سطح در نظر گرفته شود، هر چند که ناپیوستگی های نزدیک سطح نیز می تواند آشکار گردند.

جدول رابطه بین میانگین پیک و مقدار RMS برای موج های مختلف سینوسی

فنون مغناطیسی کردن

آهنربای الکتریکی قابل حمل(یوک)

همانطور که در شکل نشان داده شده است قطب های یک آهنربا الکتریکی AC (یوک) در تماس با سطح جزء قرار داده می شوند. منطقه آزمونی که مشخص شده نباید بزرگ تر از یک دایره محاط شده میان دو قطب نمنه باشد و باید ناحیه مجاور دو قطب را به طور مستقیم مستثنی کرد.

الزامات مغناطیسی کردن مشخص شده بالا تنها می تواند با آهنربای اکتریکی AC قابل دسترسی باشد. آهنربای الکتریکی DC و آهنربای دائمی با توافق در زمان استعلام و سفارش می توانند استفاده شوند.

تکنیک های رایج آزمون ذرات مغناطسی

تکنیک آزمون ذرات مغناطیسی برای پیکربندی های متداول اتصال جوشی در شکل زیر نشان داده شده اند. مقادیر ارائه شده فقط برای راهنمایی می باشند. توصیه می شود تا جایی که امکان دارد جهت های یکسان مغناطیس کنندگی و همپوشانی میدان برای سایر هندسه های جوشی که قرار است آزمون شوند مورد استفاده قرار گیرد.

واسط آشکار ساز

خواص و انتخاب آشکار ساز

در آزمون ذرات مغناطیسی انواع مختلفی از واسط آشکار ساز وجود دارد. معمولا واسط آشکار ساز سوسپانسیونی از ذرات مغناطیسی رنگی (ازجمله سیاه) یا فلورسنتی در یک مایع حامل است. حامل های پایه آبی باید حاوی عوامل مرطوب کننده و معمولا حاوی بازدارنده خوردگی باشند.

همچنین پودرهای خشک هم موجود می باشند. آنها به طور کلی کمتر قادر به ظاهر کردن ناپیوستگی های سطحی ریز می باشند.

در صورتی که یک سطح نهایی مناسب با تخلیه(Drainage) خوب برای حداکثر تمایز نشانه (Maximize indication contrast) و شرایط مشاهده ای که شکل مناسب کنترل شده باشد، واسط آشکار ساز فلورسنت معمولا بالاترین حساسیت را ارائه می دهد.

همچنین اگر تمایز با قسمت سطح کافی باشد واسط آشکار ساز رنگی می تواند حساسیت بالایی ارائه کند. رنگ سیاه و دیگر رنگ ها موجود هستند.

کاربرد واسط آشکار ساز

آشکارساز باید بلافاصله قبل و در طی مغناطیسی کردن به کار برده شود. اعمال آن باید قبل از قطع مغناطیسی کردن متوقف شود. قبل از حرکت دادن یا مورد آزمون قرار دادن جزء یا سازه تحت آزمون باید زمان کافی برای ایجاد شدن نشانه ها داده شود.

زمانی که از پودر خشک استفاده می شود، استفاده از آن باید به نحوی باشد که اختلال نشانه ها را به حداقل برساند. در طی به کار بردن یک جهت مغناطیسی، باید به آن اجازه داده شود بر روی سطح با فشار بسیار کم جریان داشته باشد به طوری که ذرات مغناطیسی می توانند بدون شسته شدن، یک نشانه تشکیل دهند.

بعد از اعمال سوسپانسیون، باید به جزء اجازه تخلیه داده شود به طوری که تمایز نشانه ها را بهبود بخشد.

شرایط مشاهده

باید میان سطح آزمون و واسط آشکار ساز تمایز خوبی وجود داشته باشد. در جایی که مانع مشاهده می شود، جزء یا تجهیزات باید جابه جا شوند تا امکان مشاهده کافی از همه طرف وجود داشته باشد. باید احتیاط شود تا از عدم اختلاف بعد از توقف مغناطیسی کردن و قبل از بازرسی جزء و ثبت نشانه ها اطمینان حاصل شود.

آزمون کارایی کلی

قبل از شروعت آزمون، یک آزمون کارایی کلی باید انجام شود تا اختلاف در طرز عملکرد یا فن مغناطیسی کردن یا واسط آشکار ساز معلوم گردد.

قابل اطمینان ترین آزمون، بازرسی  یک جزء نماینده است که دارای ناپیوستگی های مصنوعی یا طبیعی از یک نوع شناخته شده، موقعیت، اندازه و توزیع اندازه می باشد. بخش های مورد آزمون باید تمیز شده و عاری از نتایج نشانه های قبلی باشد. در صورت عدم وجود اجزاء تولیدی با ناپیوستگی های شناخته شده واقعی، می توان از آزمونه های ساختگی با ناپیوستگی های مصنوعی به عنوان مثال از شاخص های موازی کننده شار نوع متقاطع یا تیغه ای استفاده کرد.

تمیزکاری

بعد از آزمون و پذیرش، اگر نیاز بود، همه اجزاء باید تمیز شده تا واسط آشکارساز حذف گردد.

نکته: علاوه بر این ممکن است محافظت کردن جزء در برابر خوردگی ضروری باشد